JP4325702B2 - スクリュー圧縮機 - Google Patents

Description

この発明は、例えば、冷媒等のガスを圧縮するスクリュー圧縮機に関する。

従来、スクリュー圧縮機としては、図８に示すように、ケーシング１０４内に、スクリューロータ１０５が収納され、このスクリューロータ１０５にゲートロータ１０６が噛合され、上記スクリューロータ１０５および上記ゲートロータ１０６の相互の噛合によって形成される圧縮室１１６にて、ガスを圧縮するものがある（実開平２−１３９３９０号公報：特許文献１参照）。

ここで、上記ゲートロータ１０６の一面１０７と、この一面１０７に対向する上記ケーシング１０４のシール面１１０との間には、隙間があり、上記圧縮室１１６内のガスは、この隙間を通って、矢印Ａに示すように、上記ゲートロータ１０６側に漏れ出す問題があった。

そこで、従来のスクリュー圧縮機では、上記ケーシング１０４の上記シール面１１０に、（図示しない）シール部材を設け、このシール部材を、上記ゲートロータ１０６の上記一面１０７に接触させて、上記圧縮室１１６からのガスの漏れを低減していた。
実開平２−１３９３９０号公報

しかしながら、上記従来のスクリュー圧縮機では、上記シール部材が、上記ゲートロータ１０６の上記一面１０７に、接触して摺動するので、上記ゲートロータ１０６と上記シール部材との摺動抵抗によって、上記ゲートロータ１０６の回転抵抗が増加すると共に、上記シール部材の摩耗によって、上記ケーシング１０４と上記ゲートロータ１０６との間のシール性が低減する問題があった。

そこで、この発明の課題は、ゲートロータの回転抵抗を減少しつつケーシングとゲートロータとの間のシール性を向上できて、圧縮機の効率を向上できるスクリュー圧縮機を提供することにある。

上記課題を解決するため、この発明のスクリュー圧縮機は、
シリンダを有するケーシングと、
このシリンダに嵌合される円筒状のスクリューロータと、
このスクリューロータに噛合する歯部を有するゲートロータと
を備え、
上記ケーシングにおける上記ゲートロータの一面に対向するシール面には、油が供給される給油溝を設け、
この給油溝は、上記ゲートロータの上記歯部の根元を結ぶ仮想円の内側部分に、面し、かつ、
上記ゲートロータの回転軸方向からみて、隣り合う第１の上記歯部および第２の上記歯部において、上記第１の歯部の上記第２の歯部側の根元と上記第２の歯部の上記第１の歯部側の根元との間が、上記スクリューロータの軸方向に沿った上記給油溝の長さ方向の中心を通ると共に上記スクリューロータの軸方向と直交する方向に沿った中心線を通るように配置したとき、上記給油溝は、上記第１の歯部に関して上記第２の歯部と反対側に位置する第３の上記歯部における上記第１の歯部側の根元と、上記第２の歯部に関して上記第１の歯部と反対側に位置する第４の上記歯部における上記第２の歯部側の根元とを結んで形成される弦よりも、上記仮想円の径方向の外側に位置しており、
この給油溝内の油は、上記スクリューロータおよび上記ゲートロータの相互の噛合によって形成される圧縮室内のガスが、上記ケーシングの上記シール面と上記ゲートロータの上記一面との間を通って、漏れ出ることを防止することを特徴としている。

この発明のスクリュー圧縮機によれば、上記ケーシングの上記シール面には、上記給油溝を設け、この給油溝内の油は、上記圧縮室内のガスが、上記ケーシングの上記シール面と上記ゲートロータの上記一面との間を通って、漏れ出ることを防止するので、上記給油溝内の油により、上記ゲートロータの回転抵抗を減少しつつ上記ケーシングと上記ゲートロータとの間のシール性を向上できて、圧縮機の効率を向上できる。

つまり、上記ゲートロータの上記一面に接触して摺動するシール部材がないので、上記ゲートロータと上記シール部材との摺動抵抗による上記ゲートロータの動力の増加がなく、かつ、上記シール部材の摩耗によるシール性の低減がない。

また、一実施形態のスクリュー圧縮機では、上記給油溝は、上記スクリューロータの軸に平行な方向に延在している。

この実施形態のスクリュー圧縮機によれば、上記給油溝は、上記スクリューロータの軸に平行な方向に延在しているので、確実に、上記圧縮室からのガスの漏れを防止できる。

また、一実施形態のスクリュー圧縮機では、上記給油溝は、上記ゲートロータの回転方向に延在している。

この実施形態のスクリュー圧縮機によれば、上記給油溝は、上記ゲートロータの回転方向に延在しているので、上記給油溝を長くすることができて、一層確実に、上記圧縮室からのガスの漏れを防止できる。

また、一実施形態のスクリュー圧縮機では、上記給油溝の底面は、断面凹曲面状に形成されている。

この実施形態のスクリュー圧縮機によれば、上記給油溝の底面は、断面凹曲面状に形成されているので、サイドカッター等で加工が可能であり、加工時間を短縮できる。

また、一実施形態のスクリュー圧縮機では、上記給油溝の幅は、上記圧縮室のガスの吐出側に向かうにしたがって、狭くなっている。

この実施形態のスクリュー圧縮機によれば、上記給油溝の幅は、上記圧縮室のガスの吐出側に向かうにしたがって、狭くなっているので、上記給油溝内の油の圧力を、くさび効果により、上記圧縮室の吐出側で高めることができる。つまり、上記圧縮室の吐出側では、ガスの圧力が高いが、上記圧縮室の吐出側での上記給油溝内の油の圧力を、高めて、ガス漏れを確実に防止できる。

この発明のスクリュー圧縮機によれば、上記ケーシングの上記シール面には、上記給油溝を設け、この給油溝内の油は、上記圧縮室内のガスが、上記ケーシングの上記シール面と上記ゲートロータの上記一面との間を通って、漏れ出ることを防止するので、上記ゲートロータの回転抵抗を減少しつつ上記ケーシングと上記ゲートロータとの間のシール性を向上できて、圧縮機の効率を向上できる。

以下、この発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。

（第１の実施形態）
図１は、この発明のスクリュー圧縮機の一実施形態である横断面図を示している。このスクリュー圧縮機は、シングルスクリュー圧縮機であり、シリンダ１０を有するケーシング１と、このシリンダ１０に嵌合される円筒状のスクリューロータ２と、このスクリューロータ２に噛合するゲートロータ３とを備える。

上記スクリューロータ２は、この外周面に、複数の螺旋状の溝部２１を有する。上記ゲートロータ３は、円盤状であり、この外周面に、歯車状に複数の歯部３１を有する。上記スクリューロータ２の上記溝部２１と、上記ゲートロータ３の上記歯部３１とは、互いに、噛合する。

上記スクリューロータ２および上記ゲートロータ３の相互の噛合によって、圧縮室Ｃが、形成される。つまり、この圧縮室Ｃは、上記スクリューロータ２の上記溝部２１と、上記ゲートロータ３の上記歯部３１と、上記ケーシング１の上記シリンダ１０の内面とによって、区画された空間である。

上記ゲートロータ３は、上記スクリューロータ２の軸２ａを点対称として、上記スクリューロータ２の左右に一対配置されている。上記ケーシング１には、上記シリンダ１０に貫通する貫通孔１２が設けられ、上記ゲートロータ３は、この貫通孔１２から、上記シリンダ１０内に進入している。

上記スクリューロータ２は、上記軸２ａを中心として、矢印Ｓ方向に、回転し、このスクリューロータ２の回転に伴って、上記ゲートロータ３が、回転して、上記圧縮室Ｃ内のガスを圧縮する。上記スクリューロータ２は、上記ケーシング１に収納された（図示しない）モータにより、回転される。

つまり、上記圧縮室Ｃに、上記スクリューロータ２の軸２ａ方向の一端側から、低圧のガスを吸入し、この低圧のガスを上記圧縮室Ｃにて圧縮してから、この圧縮された高圧のガスを、上記スクリューロータ２の軸２ａ方向の他端側にある吐出口１３から、吐出する。

図２の拡大断面図、および、図３の平面方向から見た拡大断面図に示すように、上記ケーシング１における上記ゲートロータ３の一面３０に対向するシール面１１には、油が供給される給油溝５１を設けている。

図３では、上記スクリューロータ２の紙面左側を、上記圧縮室Ｃへガスを吸入する吸入側とし、上記スクリューロータ２の紙面右側を、上記圧縮室Ｃからガスを吐出する吐出側とする。上記ゲートロータ３は、矢印Ｇ方向に回転する。

上記ケーシング１の上記シール面１１は、上記シリンダ１０の内面に、連接される面である。上記ケーシング１の上記シール面１１は、平面視帯状に形成され、上記スクリューロータ２の軸２ａに平行な方向に延在している。

上記ゲートロータ３の上記一面３０は、上記圧縮室Ｃの内面の一部を形成している。上記ケーシング１の上記シール面１１と上記ゲートロータ３の上記一面３０との間には、例えば６０μｍ程度の隙間がある。

上記給油溝５１内の油は、上記スクリューロータ２および上記ゲートロータ３の相互の噛合によって形成される圧縮室Ｃ内のガスが、上記ケーシング１の上記シール面１１と上記ゲートロータ３の上記一面３０との間を通って、漏れ出ることを防止する。

上記給油溝５１は、上記スクリューロータ２の軸２ａに平行な方向に延在している。上記ケーシング１には、外部から高圧の油を導く給油通路１４が設けられ、上記給油溝５１と上記給油通路１４とは、給油孔１５を介して、連通されている。

上記給油溝５１は、上記ゲートロータ３の内周側に面している。つまり、上記給油溝５１は、上記ゲートロータ３の上記歯部３１の根元を結ぶ仮想円の内側部分に、面している。

図４Ａおよび図４Ｂに示すように、上記給油溝５１は、平面視、直線状に形成されている。つまり、上記給油溝５１は、幅が均一な帯状に形成されている。上記給油溝５１の底面は、断面平坦状に形成されている。

上記給油孔１５は、上記給油溝５１に関して、上記圧縮室Ｃへガスを吸入する吸入側に、位置している。つまり、上記給油孔１５は、（図３参照の）上記ゲートロータ３の回転方向（矢印Ｇ方向）の上流側に位置し、上記給油孔１５からの油を、上記ゲートロータ３の回転によって、上記給油溝５１内を、上記ゲートロータ３の回転方向の下流側に、導いていく。

上記構成のスクリュー圧縮機によれば、上記ケーシング１の上記シール面１１には、上記給油溝５１を設け、この給油溝５１内の油は、上記圧縮室Ｃ内のガスが、上記ケーシング１の上記シール面１１と上記ゲートロータ３の上記一面３０との間を通って、漏れ出ることを防止するので、上記給油溝５１内の油により、上記ゲートロータ３の回転抵抗を減少しつつ上記ケーシング１と上記ゲートロータ３との間のシール性を向上できて、圧縮機の効率を向上できる。

つまり、上記ゲートロータ３の上記一面３０に接触して摺動するシール部材がないので、上記ゲートロータ３と上記シール部材との摺動抵抗による上記ゲートロータ３の動力の増加がなく、かつ、上記シール部材の摩耗によるシール性の低減がない。

また、上記給油溝５１は、上記スクリューロータ２の軸２ａに平行な方向に延在しているので、確実に、上記圧縮室Ｃからのガスの漏れを防止できる。

（第２の実施形態）
図５は、この発明のスクリュー圧縮機の第２の実施形態を示している。上記第１の実施形態（図４Ａ、図４Ｂ）と相違する点を説明すると、この第２の実施形態では、給油溝の形状が相違している。なお、その他の構造は、上記第１の実施形態と同じであるため、その説明を省略する。

図５に示すように、給油溝５２は、（図３参照の）ゲートロータ３の回転方向（矢印Ｇ方向）に延在している。つまり、この給油溝５２は、円弧状に形成されている。給油孔１５は、上記給油溝５２の吸入側に位置している。

したがって、上記給油溝５２は、上記ゲートロータ３の回転方向に延在しているので、上記給油溝５２を長くすることができて、一層確実に、上記圧縮室Ｃからのガスの漏れを防止できる。

（第３の実施形態）
図６Ａと図６Ｂは、この発明のスクリュー圧縮機の第３の実施形態を示している。上記第１の実施形態（図４Ａ、図４Ｂ）と相違する点を説明すると、この第３の実施形態では、給油溝の形状が相違している。なお、その他の構造は、上記第１の実施形態と同じであるため、その説明を省略する。

図６Ａと図６Ｂに示すように、給油溝５３の底面は、断面凹曲面状に形成されている。つまり、上記給油溝５３は、平面視、直線状に形成され、上記給油溝５３の底面は、断面円弧状に形成されている。給油孔１５は、上記給油溝５３の吸入側に位置している。

したがって、上記給油溝５３の底面は、断面凹曲面状に形成されているので、サイドカッター等で加工が可能であり、加工時間を短縮できる。

（第４の実施形態）
図７Ａと図７Ｂは、この発明のスクリュー圧縮機の第４の実施形態を示している。上記第１の実施形態（図４Ａ、図４Ｂ）と相違する点を説明すると、この第４の実施形態では、給油溝の形状が相違している。なお、その他の構造は、上記第１の実施形態と同じであるため、その説明を省略する。

図７Ａと図７Ｂに示すように、給油溝５４の幅は、（図１参照の）圧縮室Ｃのガスの吐出側に向かうにしたがって、狭くなっている。つまり、この給油溝５４の幅は、吐出側に向かうにしたがって、次第に狭くなっており、この給油溝５４は、平面視、くさび状に形成されている。上記給油溝５４の底面は、断面平坦状に形成されている。給油孔１５は、上記給油溝５４の吸入側に位置している。なお、上記給油溝５４の幅を、吐出側に向かうにしたがって、段階的に狭くなるようにしてもよい。

したがって、上記給油溝５４の幅は、上記圧縮室Ｃのガスの吐出側に向かうにしたがって、狭くなっているので、上記給油溝５４内の油の圧力を、くさび効果により、上記圧縮室Ｃの吐出側で高めることができる。つまり、上記圧縮室Ｃの吐出側では、ガスの圧力が高いが、上記圧縮室Ｃの吐出側での上記給油溝５４内の油の圧力を、高めて、ガス漏れを確実に防止できる。

なお、この発明は上述の実施形態に限定されない。例えば、上記給油溝の形状は、長円形や楕円形等であってもよい。上記給油溝の底面は、凸曲面状等に形成されていてもよい。

本発明のスクリュー圧縮機の第１実施形態を示す横断面図である。 スクリュー圧縮機の拡大断面図である。 スクリュー圧縮機の平面方向から見た拡大断面図である。 給油溝の平面図である。 給油溝の断面図である。 本発明のスクリュー圧縮機の第２実施形態を示すと共に給油溝の平面図である。 本発明のスクリュー圧縮機の第３実施形態を示すと共に給油溝の平面図である。 給油溝の断面図である。 本発明のスクリュー圧縮機の第４実施形態を示すと共に給油溝の平面図である。 給油溝の断面図である。 従来のスクリュー圧縮機を示す横断面図である。

符号の説明

１ ケーシング
１０ シリンダ
１１ シール面
１２ 貫通孔
１３ 吐出口
１４ 給油通路
１５ 給油孔
２ スクリューロータ
２ａ 軸
２１ 溝部
３ ゲートロータ
３０ 一面
３１ 歯部
５１，５２，５３，５４ 給油溝
Ｃ 圧縮室

Claims (5)

1. シリンダ（１０）を有するケーシング（１）と、
   このシリンダ（１０）に嵌合される円筒状のスクリューロータ（２）と、
   このスクリューロータ（２）に噛合する歯部（３１）を有するゲートロータ（３）と
   を備え、
   上記ケーシング（１）における上記ゲートロータ（３）の一面（３０）に対向するシール面（１１）には、油が供給される給油溝（５１，５２，５３，５４）を設け、
   この給油溝（５１，５２，５３，５４）は、上記ゲートロータ（３）の上記歯部（３１）の根元を結ぶ仮想円の内側部分に、面し、かつ、
   上記ゲートロータ（３）の回転軸方向からみて、隣り合う第１の上記歯部（３１）および第２の上記歯部（３１）において、上記第１の歯部（３１）の上記第２の歯部（３１）側の根元と上記第２の歯部（３１）の上記第１の歯部（３１）側の根元との間が、上記スクリューロータ（２）の軸（２ａ）方向に沿った上記給油溝（５１，５２，５３，５４）の長さ方向の中心を通ると共に上記スクリューロータ（２）の軸（２ａ）方向と直交する方向に沿った中心線を通るように配置したとき、上記給油溝（５１，５２，５３，５４）は、上記第１の歯部（３１）に関して上記第２の歯部（３１）と反対側に位置する第３の上記歯部（３１）における上記第１の歯部（３１）側の根元と、上記第２の歯部（３１）に関して上記第１の歯部（３１）と反対側に位置する第４の上記歯部（３１）における上記第２の歯部（３１）側の根元とを結んで形成される弦よりも、上記仮想円の径方向の外側に位置しており、
   この給油溝（５１，５２，５３，５４）内の油は、上記スクリューロータ（２）および上記ゲートロータ（３）の相互の噛合によって形成される圧縮室（Ｃ）内のガスが、上記ケーシング（１）の上記シール面（１１）と上記ゲートロータ（３）の上記一面（３０）との間を通って、漏れ出ることを防止することを特徴とするスクリュー圧縮機。
2. 請求項１に記載のスクリュー圧縮機において、
   上記給油溝（５１）は、上記スクリューロータ（２）の軸（２ａ）に平行な方向に延在していることを特徴とするスクリュー圧縮機。
3. 請求項１に記載のスクリュー圧縮機において、
   上記給油溝（５２）は、上記ゲートロータ（３）の回転方向に延在していることを特徴とするスクリュー圧縮機。
4. 請求項１に記載のスクリュー圧縮機において、
   上記給油溝（５３）の底面は、断面凹曲面状に形成されていることを特徴とするスクリュー圧縮機。
5. 請求項１に記載のスクリュー圧縮機において、
   上記給油溝（５４）の幅は、上記圧縮室（Ｃ）のガスの吐出側に向かうにしたがって、狭くなっていることを特徴とするスクリュー圧縮機。

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